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リフローとは

リフローとは、基板の上へ先に塗ったはんだを、部品を載せたまま炉で温め直して接合する方法です。 名前は、いちど固まったはんだをもう一度溶かす(re-flow)ところから来ています。

はんだは接合したい場所へ最初から乗っていて、あとから熱だけが来ます。基板も部品も丸ごと炉を通り、温度の道筋は載せる部品の推奨条件に合わせて選びます。

はんだを先に塗るか後から届かせるかで、リフローとフローが分かれる

Section titled “はんだを先に塗るか後から届かせるかで、リフローとフローが分かれる”

リフロー炉は、ソルダペーストを印刷した基板へ電子部品を搭載し、決められた温度の道筋にそって加熱と冷却を行って接合する装置です1。千住金属工業はこれを表面実装(SMT)の主要装置とし、微細化と高密度化に合わせた高精度な温度制御で安定したはんだ付け品質を実現するとしています。

先に塗る材料のソルダペーストは、はんだの微粉末と粘度の高いフラックスを混ぜ合わせてペースト状にした接合材料で2、千住金属工業の紹介では家電から自動車、サーバまで幅広い用途で使われます。ペースト状なので、必要な場所へ必要な量だけを印刷で塗れます。

比べる相手のフローはんだ付け装置は、基板の挿入部品へフラックスを塗ったあと、溶けたはんだへ接触させて接合する装置で3、千住金属工業の紹介ではスルーホール実装で広く使われます。フローでは、はんだは溶融したまま装置の側に待っていて、部品と基板があとから触れに行きます。

構造と工程の関係
はんだを溶かして接合面へ濡らす加熱前溶融して濡れを形成対象材料・信号周辺材料
はんだが溶けて接合面へ濡れ、冷却して固化します。Cu配線の熱的な埋込みとは区別します。

部品ごと炉を通すので、温度プロファイルは部品の推奨条件に合わせる

Section titled “部品ごと炉を通すので、温度プロファイルは部品の推奨条件に合わせる”

リフローでは、はんだの一点だけを温めるかわりに、基板も部品も丸ごと炉を通ります。そのため、はんだが溶ける温度まで届かせつつ、部品が耐えられる範囲の内側で炉から抜ける時間の道筋が要ります。これが温度プロファイルです。

ロームの抵抗器向けの資料(2026年1月版)では、推奨するはんだ材料が鉛フリーのSn-3Ag-0.5Cuで、リフローの推奨条件は予備加熱150〜180℃を120秒以内、220℃を60秒以内、ピーク温度260±5℃を10秒以内、リフロー回数は2回です4。

面実装のモールドダイオード向けの資料(2011年11月版)では、昇温速度1〜5℃/秒、予備加熱130〜170℃を50〜120秒、230℃を20〜30秒、ピーク245〜260℃を10秒以内、冷却60秒以上、リフロー回数2回です5。ロームはピーク温度について245℃以上を推奨し、それより低い温度で使う場合には、ピーク温度の保持時間を長く、はんだ付け時間を長く、ソルダーペースト厚を厚くするなどの調整を勧めています。

同じメーカーの資料でも、部品の種類が違えば推奨条件の数字が違い、予備加熱は抵抗器で150〜180℃、モールドダイオードで130〜170℃です。

構造と工程の関係
ピークだけでなく加熱と冷却の履歴を管理する温度時間予熱ピーク冷却溶融温度の位置:模式図対象材料・信号周辺材料
温度、溶融状態の時間と冷却を材料と製品へ合わせます。図は特定の温度と時間を指定しません。

炉の設定は、はんだ合金の融点と対になる

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千住金属工業のはんだ合金は、Sn-Cu系のM20が融点227〜229℃、Sn-Sb系のM10が融点240〜243℃です6。同社はSn-Ag-Cu系のM705を業界標準の組成として実績があるとし、低銀のM40はM705と同じ温度プロファイルで実装できるとしています。

合金がそろえば、炉の側も対応の幅を持てます。千住金属工業のリフロー炉には、高温はんだ用の超高温タイプと、半導体向けの微細バンプ形成タイプが並びます。真空タイプのSVR-625GT-Cは、最高380℃まで温度を設定でき、パワー半導体向けの高温プロファイルに対応するとしています。

窒素で酸化を、真空でボイドを減らす

Section titled “窒素で酸化を、真空でボイドを減らす”

千住金属工業のリフロー炉には窒素を使うタイプが並びます。同社はSNR-GTシリーズについて炉内の全ゾーンで安定した低酸素濃度を実現するとし、窒素対応のウェーブはんだ付け装置については酸化物の低減を挙げています。SNR-GTIIシリーズでは、窒素使用量を約50%、消費電力を約10%削減できるとしています。

接合部の内側にできるボイドは、炉と材料の両方で抑えます。千住金属工業は、真空タイプのSVR-625GT-Cが独自の真空制御でボイドの低減と飛散の抑制を実現するとし、ソルダペーストのS280シリーズは面積の大きい接合部のボイドを低減して放熱性の向上に効果を発揮するとしています。

Cu配線のリフローとは目的と機構が異なる

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このページのリフローは、はんだを溶かして接合する後工程です。Cuリフローは、成膜した銅を加熱して微細な溝やビアへ移動させる配線の埋込み工程です。Cu全体を溶かすことを前提にせず、下地の濡れと表面移動、熱履歴を制御します。

リフローとは何ですか?

基板へ先に塗ったはんだを、部品を載せたまま炉で温め直して接合する方法です。リフロー炉は、ソルダペーストを印刷した基板へ電子部品を搭載し、決められた温度の道筋にそって加熱と冷却を行って接合する装置です。

フローはんだ付けとの違いは何ですか?

はんだが来る順番です。千住金属工業の紹介では、フローはんだ付け装置は、基板の挿入部品へフラックスを塗ってから溶けたはんだへ接触させて接合し、スルーホール実装で広く使われます。リフローでは、はんだは接合したい場所へ最初から乗っています。

温度プロファイルとは何ですか?

炉を通る間の温度の道筋です。ロームが抵抗器シリーズへ推奨する条件(2026年1月版)では、予備加熱150〜180℃を120秒以内、220℃を60秒以内、ピーク温度260±5℃を10秒以内としています。

なぜピーク温度が260℃ほどになるのですか?

鉛フリーのはんだが溶ける温度がその手前にあるためです。千住金属工業のSn-Cu系M20は融点227〜229℃、Sn-Sb系M10は融点240〜243℃です。ロームが抵抗器へ推奨する材料はSn-3Ag-0.5Cuで、ピークは260±5℃を10秒以内としています。

リフロー炉には何回まで通せますか?

部品ごとに推奨があります。ロームは抵抗器でも面実装のモールドダイオードでもリフロー回数を2回とし、フローはんだと手はんだについては1回としています。

窒素を使う炉があるのはなぜですか?

酸化物の低減のためです。千住金属工業は窒素対応のウェーブはんだ付け装置について酸化物の低減を挙げ、リフロー炉のSNR-GTシリーズは炉内の全ゾーンで安定した低酸素濃度を実現するとしています。SNR-GTIIシリーズでは、窒素使用量を約50%、消費電力を約10%削減できるとしています。

真空のリフロー炉は何のためにありますか?

高温と、ボイドの低減のためです。千住金属工業は真空タイプのSVR-625GT-Cについて、最高380℃まで温度を設定でき、パワー半導体向けの高温プロファイルに対応し、独自の真空制御でボイドの低減と飛散の抑制を実現するとしています。

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